x射線(xiàn)機(jī)教學(xué)資料-第二節(jié)x線(xiàn)同物質(zhì)的相互作用

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1、第二節(jié)X射線(xiàn)與物質(zhì)的相互作用主要內(nèi)容1、吸收2、X射線(xiàn)與物質(zhì)的作用：類(lèi)型、對(duì)象、條件、幾率、產(chǎn)物和特點(diǎn)（主要光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)）3、X射線(xiàn)的減弱規(guī)律一、概述X射線(xiàn)通過(guò)物質(zhì)后強(qiáng)度減弱的現(xiàn)象叫吸收。（一）X射線(xiàn)與物質(zhì)的相互作用1、吸收同物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)。2、作用的原子性。3、每次作用光子損失大部或全部的能量。4、作用過(guò)程的復(fù)雜性。（二）作用類(lèi)型最主要有四種：光電效應(yīng)（Photoemission）康普頓效應(yīng)（ComptonEffect）電子對(duì)效應(yīng)（PairEffect）相干散射（CoherentScattering）二、光電效應(yīng)（Photoemission）（三）光電效應(yīng)發(fā)生的

2、幾率：由幾個(gè)因素制約：光子能量、原子序數(shù)、軌道電子的結(jié)合能。具體如下：1、X射線(xiàn)能量稍大于軌道電了結(jié)合能時(shí)，最易發(fā)生光電效應(yīng)。2、t光81/（hu）3、原了結(jié)合能越大的電了越容易發(fā)生光電效應(yīng)。（1）內(nèi)層電子比外層電子更易發(fā)生光電效應(yīng)。（2）高Z比低Z更容易發(fā)生光電效應(yīng)。（四）光電效應(yīng)產(chǎn)生的特征X射線(xiàn)人體各組織在X射線(xiàn)照射所產(chǎn)牛的光電效應(yīng)的特征輻射將全部被組織吸收。Ca（20）4keVI（53）33.2keV（五）光電效應(yīng)對(duì)照片質(zhì)量和被檢者的影響1、光電效應(yīng)有利于提高照片質(zhì)量（1）不產(chǎn)生散射線(xiàn)，減少照片的灰霧。（2）增強(qiáng)了天然組織間的對(duì)比度。2、光電效應(yīng)對(duì)被檢者的危害。三、康普

3、頓效應(yīng)（Comptoneffect）（二）散射光子和反沖電子的能量分布（三）光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)的比較。1、作用對(duì)象不同2、作用條件不同3、對(duì)光子能量的吸收程度不同4、能量分配不同5、對(duì)照片質(zhì)量的影響不同6、對(duì)被檢者的危害程度不同四、電子對(duì)效應(yīng)（PairEffect）1、產(chǎn)物：正、負(fù)電子2、發(fā)生條件：*電子場(chǎng)：E光22.04MeV*核電場(chǎng)：E光$1.02McV在診斷范圍內(nèi)，一般不可能出現(xiàn)。五、相干散射（CoherentScattering）1、概念：發(fā)生干涉的散射過(guò)程。2、瑞利散射3、相干散射的特點(diǎn)：（1）對(duì)光子能量無(wú)吸收，但進(jìn)行方向改變。（2）對(duì)物質(zhì)無(wú)電離作用，對(duì)生物組織不

4、存在損傷。（3）在診斷范圍內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)，只占5%左右。六、各相互作用發(fā)生的相對(duì)兒率（一）X射線(xiàn)與物質(zhì)相互作用的總結(jié)（二）原子序數(shù)Z和光子能量hu與三種基本作用的關(guān)系1、光子能量低于0.8MeV時(shí)，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)同時(shí)發(fā)生。11越低于0.8MeV光電效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)。2、光子能量在0.8?4MoV時(shí)，則無(wú)論原子系數(shù)多少及光子能量如何變化，康普頓效應(yīng)都占主導(dǎo)地位。3、光子能量大于4MeV時(shí)，占主導(dǎo)地位可能是康普頓效應(yīng)，也可能是電子對(duì)效應(yīng)。（三）在診斷X射線(xiàn)中各種基本作用發(fā)生的相對(duì)兒率從圖可看出：1、由于診斷X射線(xiàn)的范圍多在20^100keV,此時(shí)電了對(duì)效應(yīng)不可能發(fā)生。2、X射線(xiàn)與物質(zhì)

5、的基本作用有三種：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和相干散射，前兩種占主導(dǎo)地位。3、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的發(fā)生幾率同組織的原了系數(shù)有關(guān)。七、X射線(xiàn)的減弱規(guī)律（一）X射線(xiàn)強(qiáng)度減弱的兩種方式。1、距離所致的減弱：Jocl/y22、物質(zhì)所致的減弱：（二）彫響X射線(xiàn)減弱的兒個(gè)因素1、光子能量對(duì)作用類(lèi)型的影響。2、原子系數(shù)對(duì)作用類(lèi)型的影響：對(duì)低原子系數(shù)的物質(zhì)，當(dāng)光子能量增加時(shí)透過(guò)量增加，但對(duì)高原子系數(shù)的物質(zhì)，當(dāng)射線(xiàn)能量增加時(shí)，透過(guò)量還可能降低。3、密度對(duì)減弱的影響。（三）物質(zhì)對(duì)X射線(xiàn)的吸收規(guī)律1、物質(zhì)對(duì)單能窄束X射線(xiàn)的吸收規(guī)律：遵循指數(shù)衰減規(guī)律。匸1（）嚴(yán)2、物質(zhì)對(duì)連續(xù)X射線(xiàn)的吸收規(guī)律：（1）由于

6、對(duì)各能譜成分吸收速率不一樣，所以總的吸收不遵循指數(shù)衰減規(guī)律。（2）連續(xù)X射線(xiàn)通過(guò)吸收體以后，不僅強(qiáng)度減少，而且其能譜變窄。低能成分減少，高能成分相對(duì)增加，平均能量升高。（3）平均能量越高，減弱速率越小。